Совершенствование методов организации технологических процессов обслуживания воздушных судов в ожидаемых условиях эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат наук Киренчев Антон Геннадьевич

• Киренчев Антон Геннадьевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Киренчев Антон Геннадьевич

Содержание

Стр.

Введение

1 Обоснование актуальности проблемы обслуживания 12 воздушных судов в ожидаемых условиях эксплуатации

1.1 Основные причины повреждения двигателей ВС посторонними 12 предметами

1.2 Досрочный съём двигателя воздушного судна в ожидаемых 17 условиях эксплуатации

1.3 Анализ основных способов и средств борьбы с попаданием 23 посторонних предметов в авиационный двигатель

1.4 Обзор работ, посвящённых исследованию течений потока вне и 26 внутри воздухозаборных каналов авиационных двигателей воздушных судов

1.5 Выводы по главе

2 Постановка задачи на исследование интенсивности вихревых 33 течений с учётом вращения Земли

2.1 Основы теории вихревого движения газа

2.1.1 Основы классической теории вихрей

2.1.2 Основные уравнения движения газа

2.1.3 Новое определение явления вихреобразования

2.2 Глобальные циркуляции атмосферы Земли

2.3 Исследование рабочего процесса вихрей воздухозаборников

2.4 Фактор естественной завихренности окружающей среды

2.5 Область применения и особенности рабочего процесса вихрей 65 отклоняющего действия силы Кориолиса

2.6 Основы рабочего процесса вихрей силы Кориолиса

2.7 Выводы по главе

3 Математическое моделирование вихрей стокового типа

3.1 Основы математического моделирования

3.1.1 Выбор метода математического моделирования вихрей стокового 83 типа

3.2. Постановка задачи

3.3 Методические исследования по решаемой задаче

3.3.1 Обеспечение достоверности результатов численного эксперимента

3.3.2 Численное моделирование стокового вихреобразования

3.3.3 Анализ влияния силы Кориолиса на процесс вихреобразования

3.4 Выводы по главе

4 Экспериментальное моделирование вихрей силы Кориолиса

4.1 Методика проведения экспериментальных исследований

4.1.1 Обеспечение подобия течения потока на входе в модель

4.1.2 Объект и методика исследований

4.1.3 Требования к обработке результатов эксперимента

4.2 Экспериментальная установка

4.3 Качественное исследование течения под моделью 119 воздухозаборника

4.4 Количественное исследование влияния суточного вращения Земли 126 на процесс вихревого засасывания посторонних предметов

4.5 Выводы по главе

5 Разработка организационно-технических рекомендаций по 132 совершенству технологических процессов наземной

эксплуатации газотурбинных двигателей ВС

5.1 Метод организации технологического процесса обслуживания ГТД 136 путём изменения рифления рабочей поверхности аэродромных плит

5.2 Метод организации технологического процесса обслуживания ГТД 152 путём корректировки опасных зон двигателя и внедрения концепции особых зон чистоты

5.3 Метод организации технологического процесса обслуживания ГТД 162 путём рационального расположения воздушного судна на аэродроме с учётом влияния суточного вращения Земли

5.4 Выводы по главе 5 171 Заключение 173 Список сокращений и условных обозначений 175 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов организации технологических процессов обслуживания воздушных судов в ожидаемых условиях эксплуатации»

Введение

Актуальность темы исследования. Нередко в процессе технического обслуживания воздушных судов, опробования двигателей на стоянке и газовочной площадке, при рулении воздушных судов (ВС) по рулёжным дорожкам и взлётно-посадочной полосе в двигатели попадают частицы аэродромной засорённости (посторонние предметы), которые могут привести к разрушению элементов проточной части силовой установки. Одной из основных причин попадания посторонних предметов (ПП) с поверхности аэродрома в ГТД являются интенсивные вихревые течения. Они образуются при работе двигателя между входным устройством (ВУ) и поверхностью аэродрома. Вихревые шнуры циркуляционным потоком захватывают ПП. Последние, соударяясь с неровностями поверхности аэродрома, подскакивают и со стоковым потоком воздуха засасываются в проточную часть воздухозаборника и ГТД.

При соударении ПП с лопатками направляющих аппаратов и рабочих колёс ОК на их поверхности образуются забоины. Повреждение проточной части ОК в виде недопустимых забоин, вмятин, трещин и др. ведёт к досрочному снятию двигателей с эксплуатации (ДСД) и к большим финансовым затратам на демонтаж поврежденных и монтаж новых двигателей. Как следствие, авиапредприятия и государство теряют большие денежные средства из-за досрочного снятия ГТД. Серьезные последствия могут возникнуть в случае разрушения лопаток, которые способны повлечь за собой разрушение не только компрессора, но и газотурбинного двигателя. Разрушение двигателя в процессе взлёта и полёта ВС может стать причиной его катастрофы.

Проблема ДСД с эксплуатации в гражданской авиации актуальна на протяжении всей истории развития реактивной авиации. Развитие авиационных двигателей имеет тренд на увеличение объёмов секундного массового расхода

воздуха через их воздушный канал, что приводит к увеличению интенсивности вихревых течений, возникающих под входными устройствами (ВУ) на поверхности аэродрома. Это косвенно приводит к увеличению процента посторонних предметов, засасываемых в ГТД вихрями.

Следует также учесть, что аэродромы располагаются под открытым небом при различных погодных и температурных условиях. В результате этого бетонные покрытия рулёжных дорожек (РД), площадок для запуска и опробования двигателей и взлётно-посадочная полоса (ВПП) испытывают температурные деформации и внутренние напряжения, что дополнительно приводит к их разрушению и появлению аэродромной засорённости в виде разного рода мелких 1111, которые также могут быть увлечены стоковым потоком в тракт ГТД.

Немаловажным фактором, влияющим на досрочное снятие двигателей, является и несоблюдение технологической дисциплины ИТС при выполнении видов работ по обслуживанию ВС. В процессе выполнения работ технический состав нередко оставляет на бетонных покрытиях кусочки контровочной проволоки, шплинты и другие элементы расходного материала. Попадание этих предметов в двигатель может так же привести к недопустимым повреждениям проточной части двигателей и к их досрочному снятию с эксплуатации.

Следует отметить, что современные ВС имеют тенденцию к использованию силовых установок с низко расположенными ВУ. Это ведёт к увеличению интенсивности вихревого засасывания 1111 и абразива внутрь ГТД.

Следовательно, снижение повреждаемости двигателей посторонними предметами остается достаточно актуальной задачей. Процесс засасывания ПП при работе ГТД на земле установлен [45, 50, 59]. Но существует проблема отсутствия теория формирования вихревой активности стокового потока перед ВЗ при работе ГТД на земле. Также следует отметить, на современном этапе наземной эксплуатации ГТД при низком расположении ВУ над постилающей поверхностью аэродрома они работают в режиме «пылесоса». Следовательно, появилась и заявляет о себе новая проблема вихревого засасывания абразива - песка и

мельчайших частиц износа поверхности не только бетонного покрытия аэродрома, но и резины пневматиков при посадке ВС на ВПП и активном их торможении.

Степень разработанности вопроса. Решение проблемы повреждения авиационных двигателей посторонними предмета и абразивом в процессе их наземной эксплуатации достигается следующими способами:

а) установкой на ВС бортового защитного устройства, предотвращающего попадание посторонних предметов в тракт ГТД;

б) соблюдением технологической дисциплины инженерно-техническим составом при выполнении видов работ на ВС;

в) улучшением качества бетонных покрытий аэродромов;

г) подбором наиболее рациональной геометрической формы воздухозаборника ГТСУ, наименее подверженной образованию вихрей;

д) выявлением влияния условий эксплуатации на процесс вихревого засасывания ПП и абразивных частиц в воздушный тракт ГТД, с последующим использованием полученных результатов для совершенствования организации технологических процессов обслуживания воздушных судов.

В предыдущих работах по данному направлению большинство авторов шли первыми четырьмя путями (а - г), но не в полной мере исследовали влияние условий эксплуатации на процесс вихревого засасывания посторонних предметов. К настоящему времени исследователями разработаны программы на базе метода дискретных вихрей, моделирующие интерференционные вихревые течения под входными устройствами двигателей, но не учитывающие влияния на данный процесс суточного вращения Земли. Спроектированы и запатентованы различные защитные устройства, позволяющие уменьшить интенсивность вихря или полностью разрушить его, которые являются эффективными против больших посторонних предметов, но недостаточно хорошо останавливают частички песка и пыли, способствующие абразивному износу элементов авиационного двигателя. Все достижения учёных по выбранной теме подробно рассмотрены в работе. Но по общей информации можно сделать предварительный вывод, что в постановке задачи на исследование процесса интенсивности вихревого засасывания ПП в

тракт ГТД в работе также необходимо учитывать влияние новых ожидаемых условий, которые не были в полной мере рассмотрены учёными ранее.

Ожидаемые условия эксплуатации воздушного судна учитываются при поддержании лётной годности. Внешние (ожидаемые) условия эксплуатации охватывают номенклатуру факторов и условий, возникающих в процессе эксплуатации ВС, и влияющих на работоспособность, надёжность и параметры работы конструкции, функциональных систем и оборудования, которые подлежат учёту в полной мере для достижения установленного уровня лётной годности.

Целью данной работы является: Совершенствование методов организации технологических процессов обслуживания воздушных судов в ожидаемых условиях эксплуатации путём учёта суточного вращения Земли, а также влияния рифления аэродромных панелей под воздухозаборником авиационного двигателя на процесс захвата вихрем ВЗ посторонних предметов и абразива в режиме пылесоса. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

- исследовались внешние условия, влияющие на процесс вихреобразования перед входными устройствами авиационных двигателей ВС при их обслуживании, с целью выявления новых ожидаемых условий эксплуатации;

- исследовались и анализировались основы теории вихревого движения для выявления не учтённых факторов вихревой активности стоковой среды;

- сила и закономерности влияние новых ожидаемых условий эксплуатации исследовались методами математического и экспериментального моделирования;

- на основании полученных результатов совершенствовались методы организации технологических процессов обслуживания ВС в новых ожидаемых условиях эксплуатации.

Объектом исследования является входное устройство авиационного двигателя, как элемент воздушного судна в процессе его эксплуатации.

Предметом исследования являются методы организации процессов обслуживания воздушных судов в ожидаемых условиях эксплуатации.

Методы исследования. В работе, в зависимости от решаемых задач, были использованы экспериментальные и аналитические методы исследования

процессов вихреобразования и вихревого засасывания посторонних предметов в газовоздушный тракт моделей входного устройства авиационного газотурбинного двигателя. Такими же методами исследовалось влияние различных внешних условий на рассматриваемые процессы. Методика проведения исследований приведена для каждого метода отдельно по тексту работы.

Научная новизна работы:

- на основании базового метода дискретных вихрей проф. д. т. н. С. М. Белоцерковского с введением нового граничного условия отклоняющего действия силы Кориолиса создан модифицированный метод математического моделирования одноименных стоковых вихрей ВЗ при работе ГТД на земле;

- на базе метода газо-гидродинамической аналогии создан метод экспериментального моделирования стоковых вихрей ВЗ в поле отклоняющего действия силы Кориолиса;

- на основании проведенных экспериментов и математического моделирования получены закономерности влияния суточного вращения Земли и формы рифления аэродромных плит на процесс вихревого засасывания ПП и абразива в ВЗ газотурбинного двигателя при обслуживании ВС на земле;

- дополнена концепция зон особой чистоты средних и полярных широт в местах активного вихреобразования под воздухозаборниками газотурбинных двигателей ВС, определяемых ростом вихревой активности стокового потока в поле действия силы Кориолиса.

Практическая значимостью полученных результатов

- результаты, полученные в работе, имеют практическую значимость в расширении требований лётной годности путём учёта новых факторов влияния силы Кориолиса на вихревую активность стоковых потоков под ВЗ при наземной эксплуатации авиационных ГТД;

- предлагаемая методика экспериментальных и теоретических исследований может быть востребована при расчёте полей «опасных зон» двигателей ВС, при определении мест установки модифицированных аэродромных плит ПАГ, а также при разметке новых аэродромов;

- полученные результаты работы могут быть использованы при подготовке авиационных специалистов по направлению эксплуатации ГТД на земле.

Достоверность результатов диссертационной работы основана на доказанной адекватности результатов, полученных:

- при математическом моделировании МДВ стоковых течений - введением в его алгоритм физически и научно обоснованного на базе II закона Ньютона и закона Л. Эйлера «О количестве движения» жидкости (газа) нового граничного условия отклоняющего действия силы Кориолиса;

- при экспериментальном моделировании вихревой активности стоковых течений ВЗ при работе ГТД на земле - экспериментально обоснованной необходимости «чистого» эксперимента с конструктивно-комповочным отделением исследуемого фактора кориолисова вихреобразования от внешних факторов - интерференционных факторов корпуса ВЗ, внешних потоков (ветра, струй), вихревой активности суточного вращения Земли и др.;

- обработкой результатов проводимого эксперимента современными методами и методиками с использованием относительной погрешности, критерия Граббса и других средств оценки чистоты получаемых результатов.

Апробация полученных результатов. Результаты диссертационной работы докладывались на 4 научно-практических конференциях, в числе которых 2 всероссийских, 1 с международным участием и 1 региональная. Список публикаций автора по теме работы включает 12 научных трудов, в том числе 5 статей в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК (2 по транспорту) при Минобрнауки РФ (44 с.); 4 публикации в трудах международных, всероссийских и региональных конференций (22 с.); 3 в других изданиях (36 с.).

Личный вклад автора. Автором разработал методики математического и экспериментального исследования стоковых вихрей ВЗ с учётом влияния отклоняющего действия на забираемый поток у экрана силы Кориолиса. Создал установку для исследования сепарированных вихрей, наведенных отклоняющей силой Кориолиса. На основании результатов, полученных в работе, предложил

совершенствования методов организации обслуживания ВС и его ГТД с учётом новых граничных условий и перехода к эксплуатации низко расположенных ВЗ.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Методики экспериментального и математического моделирования вихрей при работе авиационных двигателей на земле с учётом нового граничного условия - отклоняющего действия силы Кориолиса.

2. Результаты исследований влияние силы Кориолиса на процесс наземной эксплуатации воздушных судов и их авиационных двигателей, включающие:

- результаты влияния силы Кориолиса на интенсивность вихря под ВЗ силовой установки ВС с учётом направления вращения Земли;

- результаты влияния расположения воздушного судна относительно широт и полюсов Земли на процесс вихревого засасывания посторонних предметов;

- результаты влияния расположения ВЗ и рельефа аэродромной плиты на количество засасываемых абразивных частиц песка от износа аэродрома и др.

3. Параметр «кинетическая энергия вращательного движения» внесён в уравнение сохранения энергии движения газа, как фактор его вихревой активности в поле стокового течения воздухозаборника при работе ГТД на земле.

4. Практические рекомендации по совершенствованию методов организации технологических процессов наземной эксплуатации воздушных судов в поле суточного вращения Земли и силы Кориолиса, включающие:

- план расстановки ВС на аэродроме в зависимости от широты;

- определения размеров зон чистоты под ВЗ ГТД воздушного судна с учётом поправки силы Кориолиса для различных широт;

- методы уменьшения вихревого засасывания ПП путём изменения формы рифления аэродромных плит.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и списка литературы. Диссертация содержит 186 страниц текста, 74 рисунка, 15 таблиц и библиографию из 85 наименований.

1 Обоснование актуальности проблемы обслуживания воздушных судов в

ожидаемых условиях эксплуатации

1.1 Возможные причины повреждения двигателей ВС посторонними

предметами

Основные задачи, стоящие перед современной системой воздушного транспорта Российской Федерации, - увеличение объёма перевозок, сокращение времени доставки пассажиров и груза, повышение уровня регулярности полётов при безусловном соблюдении высокого уровня безопасности полётов и эффективного использования ВС.

Современное состояние гражданского воздушного флота России показывает, что на начало 2019 года в эксплуатации находилось 2451 воздушных судов, имеющих действующие сертификаты лётной годности из них 1322 самолёта и 1129 вертолётов. Количество воздушных судов общего назначения составляет 3059 экземпляров. С целью коммерческой эксплуатации воздушных судов 105 эксплуатантов имеют действующие сертификаты лётной годности. Только за период 2018 год было обслужено 3,18 млн. часов налёта и более 1,6 млн. полётов.

По данным федерального государственного унитарного предприятия «Госкорпорация по ОрВД» за период с 2008 по 2018 годы, в среднем ежегодно происходило 470 инцидентов, связанных с отказами функциональных систем воздушных судов и авиадвигателей. За этот же период произошло 86 серьёзных инцидентов, по результатам расследований было выявлено 54 события связанных с отказами систем воздушного судна и 32 события связанных с отказами силовой

установки. Управлением инспекции по безопасности полетов ФАВТ в 2018 году было получено 896 добровольных сообщений об отказах систем воздушного судна и авиационных двигателей (не были классифицированы как инцидент), из них 709 сообщений связано с отказами функциональных систем самолёта и 187 сообщений связано с отказами авиационных двигателей.

Распределение числа серьёзных инцидентов по функциональным системам воздушного судна приведено на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Серьёзные инциденты, связанные с отказами систем и оборудования самолётов, происшедшие в течение 2018 года

Исходя из представленной статистики распределения инцидентов (связанных с отказами функциональных систем и оборудования) на отказы силовой установки приходится практически третья часть (29 %), и четверть приходится на серьёзные инциденты (24 %), связанные с эксплуатацией газотурбинных двигателей.

Статистика, накопленная в отечественной и зарубежной практике, показывает, что повреждение компрессора турбореактивных двигателей является основной причиной, приводящей к росту числа авиационных происшествий. При эксплуатации ВС наблюдается большое число случаев повреждения лопаток компрессора посторонними предметами, попадающими в двигатель. При этом

необходимо отметить, что Авиационные правила не устанавливают каких-либо количественных критериев уровня опасности повреждения двигателя при засасывании посторонних предметов через воздухозаборник: «Каналы воздухозаборников следует размещать таким образом, чтобы свести к минимуму засасывание посторонних предметов при взлёте, посадке и рулении» [1].

Проблема досрочного снятия ГТД из-за повреждения посторонними предметами актуальна не только для отечественной авиации, но и АТ, выпущенной за рубежом. По информации Национальной Аэрокосмической Корпорации по Предотвращению Повреждений из-за Посторонних Предметов (КАБР1, США), затраты на ремонт двигателей из-за таких повреждений составляют около $4 млрд. в год. В статье "Стоимость ущерба от повреждений посторонними предметами" специалиста из военного исследовательского центра Англии Р. Френда приведены следующие данные [85]. В 1994 г в ВВС Англии было выведено из строя 129 двигателей из-за повреждения посторонними предметами. Затраты на замену и ремонт модулей двигателей составили 30 млн. долларов и дополнительно 70 млн. долларов без учёта ущерба от повреждения планера и простоя самолётов. В США 23 авиакомпании зарегистрировали, что в течение 3-х лет средняя величина ущерба от попадания посторонних предметов в двигатели составила 170 млн. долларов в год, из них 72 млн. долларов - на восстановительный ремонт двигателей.

Установлено, что авиадвигатели повреждаются преимущественно посторонними предметами, попавшими в их газовоздушный тракт с поверхности аэродрома (до 76 %) (рисунок 1.2).

Исследования, проведенные в различных научно-исследовательских организациях (ЦАГИ, МГТУ ГА и другие) [42, 56, 59], позволили установить основные причины возможного попадания на вход в двигатели посторонних предметов с поверхности аэродрома.

ПП с поверхности аэродрома I 76% 1

одежды АД ЛА

1 6 9

Рисунок 1.2 - Причины повреждения авиадвигателей ВС посторонними

предметами

Анализ статистики причин повреждения авиадвигателей ВС ПП позволяет утверждать, что львиная их доля приходится на предметы, находящиеся на поверхности аэродрома. Факторами их подачи в стоковый поток ВЗ являются:

- засасывание твердых частиц с поверхности аэродрома вихревым потоком, генерируемым определяющими факторами стокового ВО от силы Кориолиса в поле вращения Земли до факторов интерференции ВЗ с поверхностью экрана;

- попадание в стоковый поток твёрдых частиц из-под передних колёс шасси при движении воздушного судна по аэродрому;

- попадание твердых частиц с поверхности аэродрома при использовании реверса тяги газотурбинных двигателей на земле и др.

Причины попадания ПП на вход в ГТД с поверхности аэродрома различны. Однако проводимые исследования показали, что определяющей из них является компоновочная схема ВС и входа в ГТСУ, т. е. расположение и форма входного сечения воздухозаборника [33, 34, 42, 59].

Отметим, развитие ГТД по потребной тяге (рисунок 1.3), степени их двухконтурности и секундному массовому расходу воздуха увязано с ростом вихревой активности стокового потока ВЗ по известному параметру ¥т тах, а также с засасыванием ПП в ГТД.

кг/с

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 годы О тип АД, тип ВС - линия тренда

Рисунок 1.3 - Изменения расхода воздуха через двигатели в зависимости от их

года выпуска

ПС -90А,

Ил- 96 о /

НК-86, Ил-8 6

РД 36-51 А, Tv 144 И

НК-! О о 0 ,

Ил-6 О 2 Д-30КУ, Ту-154 М

вд О -7, Ту-2 2

~Д-30, Ту-134

ВК-1, Ил 28 CL,. О РД 33, МиГ-29

ТР- Рил-2 Г 1 1 4JZ., L-y-ZO 2 РД-9Б, Як-25

Действительно, увеличение потребной тяги двигателя Р = Gвz•Руд сопровождается ростом суммарного расхода воздуха Gв е, что возможно с повышением степени двухконтурности т = GвII / Ов\ > 0. Растут расход хладагента и температура газа перед турбиной, улучшаются экономичность двигателя при повышении вихревой активности ВЗ ГТСУ и засасывании ПП в ВЗ и ГТД.

Уровень обеспечения безопасности полётов гражданских воздушных судов определяется эффективностью действующей системы поддержания лётной годности. Статистический анализ авиационных происшествий прошедшего десятилетия показывает, что техническая сложность современной авиационной техники с масштабами использования разносторонних конструкторских решений при её создании приводит к тому, что традиционные методы поддержания её лётной годности всё чаще оказываются недостаточно практичными, рядовые технические решения, или не принятие таковых влекут за собой длинную цепочку причин и следствий, приводящим к трагическим последствиям и большим потерям. Определяющими из них являются лётные происшествия и потери на ДСД в поле попадания ПП в проточную часть ГТД (рисунок 1.2, 76 %).

1.2 Досрочный съём двигателя воздушного судна в ожидаемых условиях

эксплуатации

Лётная годность определяется как состояние ВС определяемое предусмотренными нормами лётной годности принципами и правилами, реализованными в конструкции эксплуатационно-техническими

характеристиками, позволяющими совершать безопасный полёт в ожидаемых условиях и при установленных правилах лётной и технической эксплуатации.

Необходимо заметить, что для каждого типа ВС определены свои условия эксплуатации, называемые ожидаемыми условиями эксплуатации.

Ожидаемые условия эксплуатации в соответствии с «Авиационными правилами. Часть 25. Нормы лётной годности самолётов транспортной категории» [1] определяются как условия, которые известны из практики или возникновение которых можно с достаточным основанием предвидеть в течение срока службы самолёта с учётом его назначения.

Эти условия зависят от метеорологического состояния атмосферы, рельефа местности, функционирования воздушного судна, квалификации персонала и всех прочих факторов, влияющих на безопасность полёта.

В соответствии с Частью 33. Авиационных правил [2] режимы работы авиационного двигателя и его эксплуатационные ограничения устанавливаются Компетентным органом и отражаются в Карте данных Сертификата типа двигателя в соответствии с ФАП-21 [81], включая режимы и ограничения, основанные на условиях эксплуатации и сведениях, указанных в правилах, и любой другой информации, которая признана необходимой для безопасной эксплуатации двигателя.

Ожидаемые условия эксплуатации двигателя (ОУЭ) это такие условия, включающие в себя параметры (режимы) полёта, параметры состояния и факторы

воздействия на двигатель внешней среды и эксплуатационные факторы. Для газотурбинных двигателей режимы и эксплуатационные ограничения устанавливаются применительно к неоднородности потока воздуха на входе в двигатель.

Ожидаемые условия эксплуатации включают в себя (рисунок 1.4):

а) параметры состояния и воздействия на ВС внешней среды;

б) эксплуатационные факторы;

в) параметры (режимы) полёта.

Выбор ожидаемых условий эксплуатации воздушного судна определяет, насколько безопасным будет данное воздушное судно в эксплуатации.

Эксплуатационные факторы и параметры полета регламентируются нормами лётной годности, в работе уделяется внимание параметрам состояния и воздействия на ВС внешней среды, как наиболее варьируемого фактора ожидаемых условий эксплуатации.

высоты

углы

порывы

электрические воздействия

состав аэродром

масса экипажа и ВПП средства

воздушные трассы

ТО

особенности применения

СНО

Рисунок 1.4 - Ожидаемые условия эксплуатации ВС

Внешние воздействия (явления) т. е. события, источник происхождения которых не связан с конструкцией самолёта, такие, как атмосферные условия (например, порыв ветра, температурная инверсия, обледенение и т. д.), состояние ВПП и предельные значения переменных факторов (таких, как высота, температура, ветер и угол наклона ВПП) являются значениями, при которых демонстрируется соответствие требованиям Авиационных правил.

Исследование причин и закономерностей повреждения ГТД посторонними предметами, а также разработка мероприятий для их защиты, ведутся в РФ и за рубежом. Однако из-за многообразия внешних факторов, являющихся причинами повреждения ГТД, в целом проблема остаётся нерешённой до настоящего времени. Одна из причин повреждения ГТД - засасывание частиц воздушным вихрем с поверхности аэродрома.

Из данных исследования [56] известно, что для возникновения вихря необходима неравномерность течения, в результате которого появляется ядро вихревого шнура, положение которого зависит от скорости и направления ветра, а также от скорости движения самолёта (рисунок 1.5). С ростом скорости самолёта вихрь разрушается и сдувается набегающим потоком.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Киренчев Антон Геннадьевич, 2021 год

Список литературы

1. Авиационные правила Часть 25. «Нормы лётной годности самолётов транспортной категории»

2. Авиационные правила. Часть 23. «Нормы лётной годности гражданских легких самолётов».

3. Альтшуллер Г. С. Найти идею: Введение в ТРИЗ - теорию решения изобретательских задач. [Текст] / Г. С. Альтшуллер // 4-е изд. — М.: Альпина Паблишер, 2011 - 402 с.

4. Апаринов, В. А. Метод дискретных вихрей с замкнутыми вихревыми рамками. [Текст] / В. А. Апаринов, А. В. Дворак // Применение ЭВМ для исследования аэродинамических характеристик летательных аппаратов. Вып. 1313. - М.: ВВИА, 1986.

5. Ачекин, А. А. Влияние формы входного сечения авиационных ГТД на интенсивность вихреобразования. [Текст] / А. А. Ачекин // Вестник ИрГТУ. -2006. - № 4. - С. 89 - 90.

6. Ачекин, А. А. Исследования максимальной скорости пристенного течения, индуцируемого низкорасположенными входными устройствами. [Текст] / А. А. Ачекин // Конструкция и системы управления ГТД: науч. метод. материалы - М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2007 - С. 111-114.

7. Ачекин, А. А. Оптимизация формы входного сечения низкорасположенных воздухозаборников ГТД с точки зрения минимизации интенсивности вихреобразования. [Текст] / А. А. Ачекин // Конструкция и системы управления ГТД: науч. метод. материалы - М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2007. - С. 107-110.

8. Белоцерковский, С. М. К исследованию отрывных режимов в решетках профилей [Текст] / С. М. Белоцерковский, В. В. Гуляев, М.И. Ништ // Докл. АН

СССР. - М.: АН СССР, 1975. - Вып. 221. - № 3.

9. Белоцерковский, С. М. Крыло в нестационарном потоке газа [Текст] / С. М. Белоцерковский, Б. К. Скрипач, В. Г. Табачников - М.: Наука, 1978.

10. Белоцерковский, С. М. Тонкая несущая поверхность в дозвуковом потоке газа [Текст] / С. М. Белоцерковский - М.: Наука, 1965.

11. Белоцерковский, С. М. Отрывное и безотрывное обтекание тонких крыльев идеальной жидкостью / С. М. Белоцерковский, М. И. Ништ. - М.: Наука, 1978. - 352 с.

12. Белоцерковский, С. М. ЭВМ в науке, авиации, жизни [Текст] / С. М. Белоцерковский - М.: Машиностроение, 1993. - 216 с.

13. Беседов, Н. П. Модельные исследования защитных решёток в канале сверхзвукового воздухозаборника [Текст] / Н. П. Беседов, В. Д. Орехов // Материалы четвёртой межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждений их посторонними предметами, птицами, водой, песком и пылью. -М.: п/я В-8759, 1990.

14. Беседов, Н. П. О подбрасывании предметов вихрем, образующимся под воздухозаборником [Текст] / Н. П. Беседов // Ученые записки ЦАГИ. - 1975. - Т. 6. - № 3.

15. Ван-Дайк, М. Альбом течений жидкости и газа [Текст] / М. Ван-Дайк. -М.: Мир, 1986. - 184 с.

16. Васильев, В. И. Теория вихревого засасывания частиц грунта в воздухозаборники. Принцип струйной защиты [Текст] / В. И. Васильев, Н. П. Беседов // Материалы 4-й межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждения их посторонними предметами, водой, песком и пылью. -Жуковский, п/я В-8759, 1990. - С. 50-59.

17. Вафин, К. В. Расчёт поля течения около воздухозаборника, работающего на месте, методом распределения стоков-источников (плоский случай) [Текст] / К. В. Вафин, [и др.] // Известия ВУЗ. Авиационная техника. -Казань, 1975. - С.72-76.

18. Ващенко, Н. В. К вопросу расчёта траекторий движения посторонних

предметов в канале воздухозаборника ГТД [Текст] / Н. В. Ващенко, В. Г. Обухов, Р. М. Федоров // Науч.-методич материалы по процессам и характеристикам авиационных двигателей. - М.: ВВИА, 1983.

19. Ващенко, Н. В. Оценка оптимальности разрабатываемых методов защиты для различных объектов и условий их применения [Текст] / Н. В. Ващенко, И. А. Розенфельд // Материалы 3-й НТК по проблемам защиты авиационных двигателей от повреждения их посторонними предметами, птицами, водой, песком и пылью. - Жуковский, п/я В-8759, 1985. - С. 26-35.

20. Ващенко Н. В. Исследование эффективности авторотационной системы защиты авиационного ГТД от повреждения посторонними предметами [Текст] / Н. В. Ващенко, Р. М. Федоров, В. Г. Обухов // Материалы второй НТК по проблемам защиты авиационных двигателей от повреждений их посторонними предметами, птицами, водой, песком и пылью. - М.: п/я В-8759, 1982.

21. ВНТП II-85 Ведомственные нормы технологического проектирования авиационно-технических баз в аэропортах [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://znaytovar.ru/gost/2/VNTP_II85_Vedomstvennye_normy.htm.

22. Вуль, В. М. Испытания струйной системы защиты воздухозаборника от вихревого забрасывания посторонних предметов на объекте 70 [Текст] / В. М. Вуль, [и др.] // Материалы пятой межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждений посторонними предметами. ДСП. - М.: ЛИИ им. М. М. Громова, 1993.

23. Горохова, Т. Г. Результаты статистического анализа уровня досрочного съёма двигателей из-за попадания в них посторонних предметов на эксплуатационных предприятиях гражданской авиации [Текст] / Т. Г. Горохова, [и др.] // Материалы пятой межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждений посторонними предметами. ДСП. - М.: ЛИИ им. М. М. Громова, 1993.

24. Горский, А. Н. Исследование ударного взаимодействия лопастей ЛБВ 1 воздушных винтов АВ 140 с посторонними предметами [Текст] / А. Н. Горский, А. И. Евдокимов // Конструкция и системы управления ГТД. Научно-

методические материалы. Под ред. Евдокимова А. И. - М: ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2007.

25. ГОСТ 22378-77. Двигатели газотурбинные. Определение направления вращения роторов и валов.

26. ГОСТ Р 8.736-2011 «Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения».

27. ГОСТ 8568-77 Листы стальные с ромбическим и чечевичным рифлением. Технические условия (с Изменениями № 1, 2, 3, 4, с Поправкой).

28. ГОСТ 12.4.026-2015 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики».

29. Граф, В. А. Оценка диапазона скоростей пробега самолёта с реверсом тяги при условии непопадания посторонних предметов, поднятыми реверсивными струями с взлётно-посадочной полосы, на вход в воздухозаборники [Текст] / В. А. Граф, А. М. Боцьковский, С. А. Карамышев // Материалы пятой межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждений посторонними предметами - М.: ЛИИ им. М. М. Громова, 1993. ДСП.

30. Гуляев В.В., Семон Б. И., Русаков В. И. Расчет поля течения вне воздухозаборника и в его канале [Текст]/ В. В. Гуляев, Б. И. Семон, В. И. Русаков // Научно-технический сборник РВАУ. - Рига, 1987.

31. Давыдов, А. А. Экспериментальное исследование особенностей течения воздушного потока вблизи работающей двухдвигательной силовой установки самолёта [Текст] / А. А. Давыдов, С. В. Пахомов // Сб. науч. Тр. адъюнктов и соискателей. - Иркутск: ИВВАИУ - 1996. - Вып. 1.

32. Давыдов, А. А. Экспериментальное исследование особенностей течения воздушного потока вблизи работающей двухдвигательной силовой установки самолёта [Текст] / А. А. Давыдов, С. В. Пахомов // Сб. науч. Тр. адъюнктов и соискателей. - Иркутск: ИВВАИУ - 1996. - Вып. 1.

33. Даниленко Н. В. Влияние внешних факторов на особенности

технической эксплуатации ГТД на аэродроме [Электронный ресурс]// Н. В. Даниленко, А. Г. Киренчев / Научный Вестник ГосНИИ ГА / - 2018 - № 24 -Режим доступа: http://gosniiga.ru/wp-content/uploads/2019/02/Nauchnyj-vestnik-GosNII-GA-24.pdf.

34. Даниленко, Н. В. Влияние геометрической формы воздухоза борника ГТД на особенности его технической эксплуатации на аэродроме [Электронный ресурс] // Н. В. Даниленко, А.Г. Киренчев / Научный Вестник ГосНИИ ГА/ -2019 - № 25 - Режим доступа: http://gosniiga.ru/wp-content/uploads/2019/05/Nauchnyj -vestnik-GosNII-GA-25.pdf.

35. Даниленко, Н. В. Конвертация вихря при изменении высоты расположения воздухозаборника над подстилающей поверхностью [Электронный ресурс] / Н. В. Даниленко, А. Г. Киренчев // Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык / -2017 - № 2 - Режим доступа: http://ce.if-mstuca.ru/index.php/050000/vortex-conversion.

36. Даниленко, Н. В. Математическое и экспериментальное моделирование вихревых течений на входе в воздухозаборные каналы и способы их разрушения [Текст] / Н. В. Даниленко, С. В. Пахомов // Материалы 4-й межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждения их посторонними предметами, водой, песком и пылью - Жуковский, п/я В-8759, 1990. - С. 72-80.

37. Даниленко, Н. В. Применение метода дискретных вихрей для исследования стационарных течений в телах с протоком [Текст] / Н. В. Даниленко, С. В. Пахомов // Метод. пособие. - Иркутск: ИВВАИУ, 1988.

38. Даниленко, Н. В. Применение метода дискретных вихрей для моделирования вихревых течений на входе в воздухозаборные каналы силовых установок с ВРД [Текст] / Н. В. Даниленко, С.В. Пахомов // Тезисы докл. 3-го Всесоюз. симпозиума АН СССР: Метод дискретных особенностей в задачах математической физики и его роль в развитии численного эксперимента. -Харьков: ХАИ, 1987.

39. Даниленко Н. В. Прецессия изолированного циклонического вихря в

поле вращения Земли [Текст] // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2008. № 2 (34). С. 20-23.

40. Даниленко, Н. В. Рабочий процесс вихреобразования сред Земли [Электронный ресурс] / А. Г. Киренчев, Н. В. Даниленко // Вестник МАИ / -2018. - № 3. - Режим доступа: http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=95889.

41. Даниленко Н. В. Ротор в поле суточного вращения Земли [Электронный ресурс] // Н. В. Даниленко/ Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык / - 2017 - № 2 - Режим доступа: http://ce.if-mstuca.ru/mdex.php/050000/earth-rotation-rotor.

42. Даниленко Н. В. Теория вихрей перед воздухозаборниками самолётов при работе газотурбинных двигателей на аэродроме: монография [Текст] / Н. В. Даниленко, П. М. Кривель, С. В. Пахомов, А. М. Сафарбаков, М. М. Федотов // Московский государственный технический университет гражданской авиации, Иркутский. - Иркутск, 2011. (2-е издание, дополненное), 348 с.

43. Даниленко, Н. В. Численный метод расчёта вихревых течений в воздухозаборных каналах и на их входе [Текст] / Н. В. Даниленко // Науч.-методич. материалы по теории и конструкции авиационных двигателей. -Иркутск: ИВВАИУ, 1987.

44. Дедеш В. Т. Методика расчетной оценки защищенности ГТД компоновочной схемы самолёта от частиц аэродромной засоренности [Текст] / В. Т. Дедеш, И. А. Розенфельд // Техника воздушного флота 1998,- № 4-5.

45. Дедеш, В. Т. Сравнительный анализ защищенности газотурбинных двигателей от повреждений посторонними предметами с поверхности аэродрома на различных летательных аппаратах [Текст] / В. Т. Дедеш, А. М. Боцьковский, И. А. Розенфельд // Материалы 5-й межведомственной НТК по проблемам защиты газотурбинных двигателей от повреждений посторонними предметами. -М.: ЛИИ им. М.М. Громова, 1993. - С. 7-20.

46. Долголенко, Г. П. Состояние проблемы защиты ГТД. Проведенные работы и полученные результаты [Текст] / Г. П. Долголенко, И. А. Розенфельд // Материалы 4-й межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от

повреждения их посторонними предметами, птицами, водой, песком и пылью. -Жуковский, п/я В-8759, 1990. - С. 9-32.

47. Евдокимов, А. И. Анализ засоренности аэродромов базирования авиации ВВС посторонними предметами [Текст] / А. И. Евдокимов, В. В. Кретов, С. М. Новицкий // Материалы 5-й межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждения посторонними предметами. - Жуковский: ЛИИ, 1993. - С. 55-67.

48. Евдокимов А. И. Коэффициенты восстановления составляющих скорости частицы при соударении с преградой: Конструкция и системы управления ГТД [Текст] / А. И. Евдокимов, Ю. Е. Максимов, А. П. Назаров // Сб. научно-методических материалов / ВВИА. М., 1987.

49. Евдокимов, А. И. Сепарация частиц во внешний контур - 1987. Метод защиты ТРДД от повреждения лопаток компрессора посторонними предметами [Текст] / А. И. Евдокимов, [и др.] // Материалы 4-й межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждения их посторонними предметами, водой, песком и пылью. Жуковский, п/я В-8759, 1990. - С.188-202.

50. Евдокимов, А. И. Характеристики посторонних предметов, появляющихся на аэродромных покрытиях в процессе эксплуатации [Текст] / А. И. Евдокимов, С. М. Новицкий, В. А. Попов // Научно-методические материалы по конструкции и системам управления ГТД. - М.: ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 1994. - С. 85-92.

51. Ефремова Т. Ф. Новый словарь русского языка. Толково-словообразовательный [Текст] / Т. Ф. Ефремова - М.: Русский язык, 2000. - 2310 с.

52. Зайцев, Г. А. Силовое воздействие вихревого шнура на твердые частицы [Текст] / Г. А. Зайцев, В. Я. Кизим // Материалы 4-й межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждения их посторонними предметами, водой, песком и пылью. - Жуковский, п/я В-8759, 1990. - С. 60-72.

53. Зданович, В. А. Обеспечение защиты ГТД на объектах типа "23.11", "9.12" и Т-10 от повреждений посторонними предметами в реальных условиях

эксплуатации [Текст] / В. А. Зданович [и др.] // Материалы четвертой межведомственной НТК по проблемам защиты ГТД от повреждений их посторонними предметами, птицами, водой, песком и пылью - Жуковский, п/я В-8759, 1990. - С.72-80.

54. Иноземцев А. А., Газотурбинные двигатели [Текст] / А. А. Иноземцев, В. Л. Сандрацкий // - М.: ОАО "Авиадвигатель", 2006. - 1204 с.

55. Исследование на стенде ЭУ-2 ЦАГИ условий вихреобразования и попадания посторонних предметов в воздухозаборники самолета RRJ-75 (модель ЭУ-2- RRJ-75-1): Техническая справка/ ЦАГИ. - М.: 2004.

56. Калачев Е. Н. О размещении двигателей пассажирских самолётов и их защищённости от попадания посторонних предметов [Электронный ресурс] / Е. Н. Коваленко, Е. Н. Калачев - режим доступа: http:// http://malchish.org/lib/technics/gss_ppp.pdf.

57. Комов А. А. Основные закономерности повреждения лопаток компрессоров авиационных ГТД посторонними предметами [Текст] / А. А. Комов, Г. Г. Белоусов // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2008. № 134. С. 25-34.

58. Комов A. A. Оценка эффективности различных грязезащитных щитков на передней стойке шасси объекта "2М": Научно-технический отчет [Текст]/ А. А. Комов, С. А. Голубев, В. А. Граф, В. А. Зайцев - ЛИИ. №132280.Ш.-М., 1980.

59. Комов А. А., ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПОПАДАНИЯ ТВЕРДЫХ ПОСТОРОННИХ ПРЕДМЕТОВ С ПОВЕРХНОСТИ АЭРОДРОМА [Текст] / А. А. Комов // диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Москва, 2005 - 400 c.

60. Комов А. А. Уровень защищенности авиационных двигателей отечественных воздушных судов от повреждений посторонними предметами [Текст] / А. А. Комов, С. П. Юрин // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2014. № 4 (315). С. 42-48.

61. Комов A. A. Исследование эффективности доработки серийных ПЗУ от

попадания посторонних предметов во входные каналы объектов "84" № 201 и "2М" № 308: Научно-технический отчёт [Текст] / А. А. Комов, В. Я. Кизим, В. В. Назаров - ЛИИ. №1033-77-Ш. - М., 1977.

62. Кушин В. В. Смерч [Текст] / В. В. Кушин // - «Природа», 1988, № 7.

63. Лифанов, И. К. Метод сингулярных интегральных уравнений и численный эксперимент [Текст] / И. К. Лифанов - М.: Янус, 1995.

64. Лифанов, И. К. О методе дискретных вихрей [Текст] / И. К. Лифанов -ПММ 1979, 43, № 1.

65. Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа [Текст] / Л. Г. Лойцянский - М.: Наука, 1970. 904 с.

66. Майкапар Г. И. Исследования засасывания частиц грунта воздухозаборником, работающего на месте: Научно-технический отчет [Текст] / Г. И. Майкапар, Л. И. Жукова // - ЦАГИ. 1959.

67. Наливкин Д. В. Ураганы, бури и смерчи: Географические особенности и геологическая деятельность [Текст] / Д. В. Наливкин// — Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1969. - 488 с.

68. Николай Егорович Жуковский [Электронный ресурс] / - Режим доступа: http://www.oboznik.ru/?p=24886.

69. Ништ, М. И. Аэродинамика боевых летательных аппаратов и гидравлика их систем [Текст] / М. И. Ништ - М.: ВВИА, 1994. - 570 с.

70. Пахомов С. В. Методы и средства защиты газотурбинных двигателей воздушных судов от попадания посторонних предметов [Текст] / С. В. Пахомов, А. М. Сафарбаков // Иркутск, 2011. Том Часть 1.

71. Приказ Минтранса РФ от 20.06.1994 N ДВ-58 (ред. от 30.11.1995) Об утверждении Наставления по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации России. НТЭРАТ ГА-93 «Наставление по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации России (НТЭРАТ ГА-93)» Глава 5. Общие виды работ, выполняемых на воздушных судах.

72. Руководство Doc 9157-AN/901 «Руководство по проектированию

аэродромов. Часть 2. Рулежные дорожки, перроны и площадки ожидания».

73. Руководство по аэропортовым службам, часть 2 "Состояние поверхности покрытия", документ ИКАО № 9137, издание четвертое. - 2002 год.

74. Самойлович, Г. С. Гидрогазодинамика [Текст] / Г. С. Самойлович // -Москва: Машиностроение, 1990. - 384 с.

75. Семон Б. И. Кинематическая структура потока у воздухозаборников авиационных ГТД при их работе над твердым экраном: Конструкция и системы управления ГТД [Текст] // Сб. научно-методических материалов ВВИА им. Н. Е. Жуковского. - М., 1986.

76. Сила Кориолиса [Электронный ресурс], - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%9A%D0 %BE%D1%80%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%81%D0%B0.

77. СНиП 32-03-96 Аэродромы (Aerodromes) зарегистрированные Росстандартом в качестве свода правил СП 121.13330.201.

78. Смирнов Н. Н., Эксплуатационная надёжность и режимы технического обслуживания самолётов [Текст] / Н. Н. Смирнов, А. М. Андронов, Н. И. Владимиров, Ю. И. Лемин // М., Транспорт, 1974, 304 с.

79. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики [Текст] / С. М. Тарг //: Учеб. для втузов. -10-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 416 с.

80. ФАП часть 262 «Требования, предъявляемые к аэродромам, предназначенным для взлёта, посадки, руления и стоянки гражданских воздушных судов».

81. ФАП "Сертификация авиационной техники, организаций разработчиков и изготовителей. Часть 21".

82. Федеральные авиационные правила «Производство полётов в гражданской авиации Российской Федерации» [Электронный ресурс], - Режим доступа: http://www. consultant.ru/document/cons_doc_LAW_91259.

83. Федеральный закон от 19 марта 1997 г. № 60-ФЗ «Воздушный кодекс Российской Федерации».

84. Философский энциклопедический словарь. - М.: Советская

энциклопедия. Гл. редакция: Л. Ф. Ильичёв, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалёв, В. Г. Панов. 1983.

85. FOD Wars New weapons to defeat a familiar foe [Электронный ресурс], -Режим доступа: http: // www.fodnews.com/